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番外 · 题谱 · 2008 · P4

2008 USAMO 第 4 题

几何 · P1/P4 · 起手题

题面据 USAMO 可核档案整理;中文题意为本站自译,公式请以原始来源为准。

USAMO 2008 P4 geometry

Let P\mathcal{P} be a convex polygon with nn sides, n3n\ge3. Any set of n3n - 3 diagonals of P\mathcal{P} that do not intersect in the interior of the polygon determine a triangulation of P\mathcal{P} into n2n - 2 triangles. If P\mathcal{P} is regular and there is a triangulation of P\mathcal{P} consisting of only isosceles triangles, find all the possible values of nn.

P\mathcal{P} 为具有 nn 边的凸多边形,n3n\ge3P\mathcal{P} 的任何一组不在多边形内部相交的 n3n - 3 对角线确定将 P\mathcal{P} 三角剖分为 n2n - 2 个三角形。如果P\mathcal{P}是正则的并且P\mathcal{P}存在一个仅由等腰三角形组成的三角剖分,请找到nn的所有可能值。

提示 1

先标出固定点、动点、角、圆和长度关系。

提示 2

尝试角追、相似、圆幂、面积比、反演或坐标化中的一种。

提示 3

把关键等式还原成标准定理,或补出一个让结构闭合的辅助点。

完整解答

这页先给题面、题型和提示阶梯,完整证明留给读者逐步展开。2008 年 USAMO P4 可先归入几何:第一步把题设翻成对象、条件、目标三行;第二步沿提示寻找不变量、标准构型或关键变形;第三步补齐边界情形,并回到题目原要求核对。

这题适合先独立想一轮再打开提示。不要急着搜索完整解答,先问自己:题面里最硬的限制是哪一句?